[发明专利]级联的可调谐滤波器元件

说明书

发明领域

本发明一般涉及旨在改进集成型波分多路传输器／信号分离器光学装置，其中能以有效的方式增加或丢掉特定波长(或若干特定波长)的光。特别是，本发明通过提供其材料对为一个或多个相邻光学元件预选的温度等变量具有略微不同值的光学元件，为这类装置提供细调谐功能。

发明的背景技术

在本领域中，用于增加和丢掉波长编码信号(特写波长光)的装置是众所周知的。这类装置采用光纤，而光纤除了应用于局域网、计算机网等以外，主要应用于通信领域。光纤能载送大量信息，而本发明的这类装置，其目的就是通过分离不同波长信道上载送的信息，从光纤中提取选定量的信息。

这类装置包括多种一起提供所需的波长偏码信号分离的元件。为了建立短暂的定向耦合，业已开发出集成光耦合器，尤其是定向耦合器。光信号在平面波导之间耦合，第二平面波导内的信号与第一平面波导内的信号同向传播。

衍射光栅(如Bragg光栅)一般用来隔离窄带的波长，这类光栅反射器能构成一种用于对光纤传输系统增加或丢掉预定中心波长的光信号而不影响其它波长信号的装置。

目前正在推广应用的波分双工系统大大提高了原有光纤设施的带宽容量，这类系统的关键元件就是波分多路传输器与信号分离器，用于在传输系统两端组合和分离一个个波长信号。这些元件包括必须对正发送的每个波长特地修改的精密滤光器(如Bragg光栅)。各系统的波长数量及其精密的值互不相同，即便在一个系统内，随着波长密度的增大，它们也是一个时间函数。

基于光纤的通信系统的迅速发展，要求不断地扩大这些系统的容量以便管理增大的带宽要求。增大系统的容量有几种简单的方法：

1．安装更多的光纤--此法最简单，但费用大、耗时长；

2．增大光纤端部发射机的数据量--此法比安装新的光纤更经济、更迅速，但要求高数据速率(＞每秒5Gb)，光纤的物理极限开始有问题，导致光脉冲沿光纤传播而出现无法接受的大散射；

3．以多波长、低数据速率发射--与安装新的光纤相比，此法仍能节省费用，现在对光学文件的基本要求是能在1530～1560μm的较佳范围内，提供稳定的多波长激光器，还要提供能分离所需波长的精密滤光器。

上述第三种方法提到的光学元件，可以推广应用于同时载送4、8、16、32、40、64与80个光波长的波分双工(WDM)系统。有一些技术一直应用于解决滤光器问题，其中有第一种方法揭示的光纤Bragg光栅、第二种方法揭示的阵列式波导光栅(AWG)路由器，以及第三种方法揭示的薄膜介质滤光器。所有这些方法都导致改变质量的滤光器特性，较佳的滤光器特性在选用波长+／-某一范围时为100％传输，而在其它波长都是0％传输。以dB为单位，希望滤器在较佳波长带与所有其它波长之间的鉴别率大于20dB，最好大于30dB。

除了AWG以外，所有其它滤光器方法都依赖于连续地使用分立的滤光器元件，这对每个滤光器元件的质量提供了高要求。另外，由于FBG与薄膜介质滤光器等方法在本质上是固定滤光器而不能调谐，所以每个待滤除的滤长都要求有其自己的特制滤光器。这里的术语“可调谐”指能以某种方式调节该滤光器元件，使不同波长的光信号分离出来。

例如，适用于ITU波长1547．72nm的FBG不适用于ITU波长1550．92nm，这里的ITU波长代表通信系统供应商历来采纳的标准通信波长。这种状况大大提高了制造滤光器的成本，且由于这些器件的标记登记费时，也提高了所有权的成本。因此，对制造后调节滤光器波长的技术，即可调谐滤光器提供了需求。举例来说，如果需要40只滤光器元件，它们可以同样地制作，然后在工厂里或在现场将其调节成滤除所需的波长。这就大大提高了WDM滤光器系统的模块化，降低了制造与所有权的成本。